פאנלים סולאריים TOPCon: יעילות 26% עם לייזר
פאנלים סולאריים עם קצות לייזר משפרים TOPCon ל‑26.08 %
החידוש בלייזר שמחלק את שכבת הפוליסיליקון בחזית האחורית חוסך הפסדים ומעלה את היעילות ל‑26.08 % – אחד מהשיאים בתאי TOPCon תעשייתיים. בעזרת לייזר ירוק פיקוסקונד פועל להסרת פוליסיליקון במקומות ללא מתכת, ולאחר מכן חיטוי מדויק בתמיסת KOH, נוצרות "אצבעות פוליו" דקות שמחברות חשמל רק במקומות הדרושים ומשאירות את השטח החשוף לאור.
איך עובדת תהליך הפוליו‑לייזר
התהליך מתחיל בוופר TOPCon רגיל שכבר מצופה בשכבת SiOₓ/פוליסיליקון. לייזר פיקוסקונד סורק את הגב האחורי, מחמם ומשנה מקומית את הפוליסיליקון כך שניתן להסירו במקלחת KOH. החיטוי יוצר רווחים נקיים בין המגעים המתכתיים, ומבטל ספיגת אינפרה‑אדום שהייתה ממירה פוטונים לחום. עוצמת הלייזר מכוונת כך שהפוליסיליקון מתחת לאצבעות המתכת נשאר שלם, מה שמבטיח מעבר נושא של אלקטרונים.
יעילות מאושרת 26.08 % – למה זה חשוב
התא המנצח הראה מתח פתוח של 746.1 mV, צפיפות זרם קצר של 14.014 A cm⁻¹, ופקטור מילוי של 83.6 %, ובכך הגיע ל‑יעילות המרה של 26.08 % שאושרה באופן עצמאי על‑ידי מעבדת ISFH הגרמנית. התוצאה מראה שניתן לחתוך הפסדים אופטיים מאחורה בלי לפגוע באיטום המצויין של תאי TOPCon.
שוק TOPCon מתרחב במהירות – הרקע העולמי
שוק TOPCon מתפוצץ: תחזיות מצביעות על שוק גלובלי של USD 13.66 bn בשנת 2026 ו‑USD 29.83 bn עד 2033 (Coherent Market Insights), בעוד אנליסט נוסף מצפה לצמיחה של 23.9 % CAGR עד USD 159.45 bn בשנת 2034 (Zion Market Research). המספרים מראים שכל עלייה ביעילות – כמו התא של 26 % – מוסיפה ערך משמעותי ליצרנים ולמשקיעים.
איזון בין רווח אופטיקה לביצועים חשמליים
הסרת פוליסיליקון בלייזר משפרת את חדירת האור, אך שינוי עמוק מדי עלול לפגוע באיטום ולהעלות את ההתנגדות הטורית. החוקרים מצאו זמן חיטוי KOH אופטימלי של 480 שנייה והגדרה של חפיפה בלייזר שמייצרת רווחים אחידים תוך שמירה על ביצועים חשמליים גבוהים. סימולציות ב‑TCAD וב‑Quokka 3 מדגימות את הפשרה בין רווחים רחבים (רווח אופטימי) לצורך לשמר הולכה רוחבית של נושאי המטען.
מה המשמעות לשוק הפאנלים הסולאריים על הגגות בישראל
בישראל, מערכת מגורים ממוצעת מניבה 1,700 kWh kWp⁻¹ שנה⁻¹ באזור המרכז. מערכת ביתית של 15 kW עם מודול של 20 % תייצר כ‑25,500 kWh שנה⁻¹. החלפת המודולים בתאי TOPCon של 26.08 % מעלה את היעילות ב‑גורם של 26.08 % / 20 % ≈ 1.30, ולכן התפוקה השנתית עולה ל‑≈ 33,150 kWh (1,700 × 1.30 × 15). בתעריף פיד‑אין של ₪0.48 /kWh, ההפרש של 7,650 kWh מתורגם ל‑≈ ₪3,700 הכנסה נוספת בשנה. עלות מערכת של ₪3,150 /kWp ל‑15 kW היא ≈ ₪47,250; הפקת החשמל הגבוהה מקצרת את תקופת ההחזר הפשוטה מ‑כ‑4 שנים ל‑כ‑3 שנים, ומשפרת את המשק הבית.
מבט לעתיד – ייצור המוני של גב אחורי מלופף בלייזר
הכותבים מדגישים שהשיטה משתמשת בכלי לייזר תעשייתיים קיימים ובחיטוי KOH רגיל, ולכן היא מתאימה לקווי ייצור TOPCon היום. אם היצרנים יאמצו את הטכניקה, נוכל לצפות במודולים מסחריים שעוברים את ה‑26 % באופן קבוע, ומצמצמים את הפער למגבלה התיאורטית של סיליקון (~29 %). יחד עם הצמיחה המהירה של שוק TOPCon, זה עשוי להאיץ את המעבר מתאי אלומיניום‑קשר מסורתיים ולסייע לישראל לעמוד ביעד 30 % חשמל מתחדש עד 2030.
סיכום עבור ישראל
תאי TOPCon יעילים יותר משמעותם יותר קילוואט‑שעה מאותו גודל גג, החזר מהיר יותר למערכת ביתית, ותרומה משמעותית למטרות האנרגיה הנקייה הלאומיות. בעלים יכולים לצפות ל‑כ‑30 % יותר אנרגיה ו‑כ‑₪3.5 k הכנסה שנתית נוספת לכל מערכת של 15 kW, והמתקינים מקבלים מוצר פרימיום שמתיישר עם תנופת השוק העולמית.
להערכת ROI מהירה, נסו את מחשבון השמש. למידע עדכני על השוק, בקרו בדף הנתונים.
מקורות וקריאה נוספת
שאלות נפוצות
מהו תא סולרי TOPCon?
תאי TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) הם מודולים מסוג n‑type עם שכבת חמצן‑טאנל ו‑פוליסיליקון משודרגת בגב, שמספקת איטום מצוין ויעילות גבוהה.
איך קצוות פוליו בלייזר מצמצמים הפסדים?
הלייזר מסיר באופן סלקטיבי פוליסיליקון מאזורים ללא מתכת, כך שנמנעים ספיגת אינפרה‑אדום, בעוד שהפוליסיליקון מתחת לאצבעות המתכת נשאר כדי לאסוף נשאים ביעילות.
איזו יעילות הושגה?
הפרוטוטיפ הגיע ל‑יעילות מאושרת של 26.08 % עם מתח פתוח של 746 mV, צפיפות זרם קצר של 14.014 A cm⁻¹ ופקטור מילוי של 83.6 %.
האם השיטה מוכנה לייצור המוני?
כן, היא משתמשת בלייזרים פיקוסקונד ובחיטוי KOH שכבר קיימים בתהליכי ייצור של וופרים, ולכן ניתן להרחיב אותה בקנה מידה תעשייתי.
כמה אנרגיה נוספת יכולה בית ישראלי לקבל?
מערכת של 15 kW עם תאי TOPCon של 26 % תייצר כ‑33,150 kWh לשנה, כלומר כ‑7,650 kWh יותר מאשר מודול של 20 %.
מה המשמעות לחשבון החשמל שלי?
בתעריף פיד‑אין של ₪0.48/kWh, ההפרש של 7,650 kWh מוסיף כ‑₪3,672 לשנה, וקיצור תקופת ההחזר בכמה חודשים.
שתפו את הכתבה
עוד בנושא מחקר
6
פאנלים סולאריים: מדידת תאים תאנדמים מקצרת את הדרך
גרמניה – ISFH מציעה כיול לתאים תאנדמים גדולים עד גושי G12 (210 מ״מ), צעד שיכול לזרז מודולים יעילים על גגות ישראל.
מגן סייבר לפאנלים סולאריים: חוסך מאות שקלים
מסגרת דו‑שלבית (EC‑WLSE + EC‑SHGME) מגלה עד 95 % מהתקפות זיוף נתונים על תחנות פאנלים סולאריים בקנה מידה תעשייתי, ומציעה מגן קל משקל ללא צורך בחומרה חדשה.
פרווסקיט 27.3% – יעילות שיא למערכות סולאריות
צוות מחקר סיני השיג 27.3% יעילות לתאי פרווסקיט הפוכים בעזרת ממשק דו‑מולקולרי, עם יציבות וקנה מידה שיכולים להועיל להתקנות סולאריות בישראל.
פאנלים סולרים חצי‑שקופים מכפילים תוצאת חסה
פאנלים חצי‑שקופים של CdTe בתיבות משומשות הגדילו את תפוקת החסה עד 300 % ומייצרים כ‑213 kWh חשמל לשנה לכל מסגרת.
אינדיום: 97% משחזרים ב‑4 שעות עם חומצה קלה
תהליך צרפתי של CEA‑Liten משחזר 97 % אינדיום מפאנלים HJT ב‑4 שעות עם חומצת אוקסאלית קלה, ומשחרר גם כסף.
יעילות פאנלים +1%: איך זכוכית‑פראיט משפרת
כוונון יחס PbO/SiO₂ לזכוכית‑פראיט במריחת כסף מוריד את התנגדות המגע ומעלה את יעילות תאי הסיליקון בכ‑≈1 %.